Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского совместно с медиками выяснили, что даже в условиях гипоксии – нехватки кислорода, возникающей при апноэ сна, – мозг не остается пассивным: он пытается перестроить собственные связи, чтобы компенсировать дефицит. Этот процесс исследователи описывают как форму «самоорганизации» нейронных сетей, об этом «Газете.Ru» рассказали в Минобрнауки РФ.
Апноэ сна – это состояние, при котором человек во сне периодически перестает дышать. При обструктивном апноэ сна из-за расслабления мышц гортани дыхательные пути перекрываются, и мозг вынужден просыпаться на доли секунды, чтобы восстановить дыхание. Так может происходить десятки и даже сотни раз за ночь. В результате – хроническая усталость, ухудшение памяти, снижение концентрации и повышенный риск инсульта.
Ученые использовали электроэнцефалограмму – запись электрической активности мозга – и применили к ней инструменты из нелинейной физики и теории графов, чтобы увидеть, насколько синхронно работают разные зоны мозга.
Оказалось, что главные различия между здоровыми людьми и пациентами с апноэ проявляются именно в фазе быстрого сна (REM) – той, когда мы видим сны и мозг работает почти так же активно, как наяву. В этот момент организм наиболее уязвим: мышцы полностью расслаблены, и дыхание чаще всего прерывается.
Самые заметные изменения обнаружились в затылочной доле, где располагается зрительная кора. Согласно висцеральной теории сна, именно она во сне «переключается» с обработки изображений на сигналы от внутренних органов: сердца, легких, кишечника. Зрительная кора реагирует на остановку дыхания как на внутреннюю тревогу и перестраивает свою работу, чтобы справиться с гипоксией. Мозг как будто ищет обходные пути: одни связи «ломаются», но на их месте появляются новые.
Особое внимание команда уделила высокочастотным колебаниям мозга (альфа- и бета-ритмам), которые связаны с памятью и обучением. Именно в этих диапазонах и зафиксированы значительные отличия. Это может объяснять, почему у людей с апноэ чаще возникают когнитивные проблемы – трудности с концентрацией и запоминанием.
Дальнейшие шаги ученых – разработать систему ранней диагностики нарушений сна по сигналам ЭЭГ. В перспективе такие методы могут помочь не только при апноэ, но и при депрессии, тревожных расстройствах или болезни Альцгеймера, ведь все они связаны с нарушением взаимодействия между отделами мозга.
Ранее ученые придумали, как с помощью дронов повысить урожайность картошки.